Исследование тягово-скоростных свойств автомобиля

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Псковский государственный  политехнический институт

Кафедра «Автомобили  и автомобильное хозяйство»

 

 

Курсовой проект

Автомобили

 

АВТОМОБИЛЬ – САМОСВАЛ (6x4)

 С РАЗРАБОТКОЙ ТОРМОЗНОГО УПРАВЛЕНИЯ 

 

Пояснительная записка

 

1502.АВ77КП.00000ПЗ

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студент группы 34-21                                                                                          Д.Н. Краснов

 

Руководитель:

докт. техн. наук,                                                                                                  А.А. Енаев

 

 

 

 

 

Псков 2009

 

Введение

Курсовой проект является заключительным этапом изучения дисциплины «Автомобили»  и выполняется студентами согласно учебному плану специальности «Автомобили  и автомобильное хозяйство» после  освоения общенаучных и инженерных дисциплин. Такая последовательность прохождения дисциплин и накопительный  багаж знаний позволяет в ходе работы над проектом критически оценивать  конструкции прототипов, их узлов, агрегатов  и систем, применять современные  методы расчетов на прочность и долговечность, творчески подходить к обоснованию  технических решений, умело использовать вычислительную технику.

Автомобильный транспорт — важнейшая отрасль народного хозяйства. Наряду с другими видами транспорта он, обеспечивает нормальное производство и обращение продукции в промышленности и сельском хозяйстве, нужды капитального строительства, удовлетворяет потребности населения в перевозках.

Автомобильный транспорт перевозит  более 3/4 (около 80%)всех грузов. Основные преимущества автомобильного транспорта: меньшие капиталовложение в организацию  перевозок, большая маневренность  транспортных средств и возможность  перевозок непосредственно от пункта отправления в пункт назначения без дополнительных перегрузок, значительная скорость доставки грузов и пассажиров, сравнительно невысокая стоимость перевозок.

При этом следует иметь в виду, что автомобильный транспорт является самым трудоемким и фондоемким видом транспорта, а издержки по содержанию автотранспорта в народном хозяйстве, превосходят расходы по всем другим видам транспорта вместе взятым.

Основными задачами курсового проекта  является анализ компоновочных схем легкового автомобиля, тяговый расчет, определение оценочных параметров тягово-скоростных свойств, определение  оценочных параметров топливной  экономичности.

Конкретной задачей курсового  проекта считается разработка тормозного управления автомобиля.

 

 

 

1.Анализ компоновочных  схем грузовых автомобилей и выбор прототипа.

Под компоновочной схемой понимается схема расположения двигателя, кабины, ведущих колес. Компоновочная схема  грузовых автомобилей определяется, прежде всего, расположением кабины, двигателя и ведущих колес.

1. Компоновочная схема автомобиля с кабиной расположенной за двигателем

(двигатель  расположен над передней осью).

          

Преимущества:

1. Хорошая доступность к двигателю
2. Удобство входа и выхода из кабины
3. Оптимальное распределение нагрузки

Недостатки:

1. Большая база автомобиля
2. Большие габаритные размеры (длина)
3. Плохая обзорность

2. Компоновочная схема автомобиля с кабиной надвинутой на двигатель (двигатель над передней осью).

 

Преимущества:

1. Меньшая база
2. Меньшая длинна
3. Улучшается проходимость

Недостатки:

1. Затрудненный доступ к задней части двигателя
2. Малая ширина проема двери
3. Повышенный уровень шума в кабине
4. Повышенная температура в кабине
3. Компоновочная схема автомобиля с кабиной над двигателем

Преимущество:

1. Малая база и длинна
2. Хороший доступ к двигателю
3. Снижение массы автомобиля
4. Снижение количества деталей
5. Хорошая обзорность
6. Лучшая управляемость автомобиля

Недостатки:

1. Более сложная конструкция
2. Менее удобный вход и выход из кабины
3. Усложненный привод управления КПП и сцепления
4. Компоновочная схема автомобиля с двигателем за кабиной (двигатель смещен назад относительно передней оси).

 

 

Преимущества:

1. Очень хорошая обзорность
2. Ровный пол кабины
3. Более удобный вход и выход из кабины
4. Меньшая база и длина автомобиля

Недостатки:

1. Затрудненный доступ к двигателю
2. Плохая плавность ход

 

По данным задания для курсового проектирования я выбираю бескапотную компоновочную  схему (кабина над двигателем).

 

                                                                                                                                        Таблица 1.   

            Параметры технических характеристик сравниваемых автомобилей               

Наименование параметров	Обозначение	Размерность	Страна, фирма, модель, год начала выпуска
			Росия Камаз -5511 1979		Россия МАЗ-5516    1990		Россия КрАЗ-256Б1   1977	Росия Урал-377 1965	ТАТRА 815-2 1996	Прототип
1	2	3	4		5		6	7	8	9
Автомобиль в целом
1.Тип	Автомобиль-самосвал
2. Компоновка кузова			(6х4)КНД		(6х4) КНД		(6х4) КЗД	(6х4) КЗД	(6х4) КНД	(6х4) КНД
3.Компоновочная схема			КЛ		КЛ		КЛ	КЛ	КЛ	КЛ
4.Номинальная грузоподъемность		кг	10000		19500		12500	7500	16900	10000
5.Полная масса		кг	19150		33000		23515	15000	28500	19150
6.Распределение полной массы: на переднюю ось на заднюю ось		кг кг	3750 5250		7000 26000		4570 18945	5500 9500	9400 19100	3750 5250
7.Удельная мощность		кВт/т	162		243		176	132	210	132
8.Габаритные размеры: длина ширина высота	Д Ш В	м м м	6580 2500 2710		8060 2500 3240		8100 2630 2830	7600 2500 2620	7920 2500 2970	6580 2500 2710
9.Объем кузова					10,5		6,0		10,0
10.Максимальная скорость		км/ч	80		74		68	75	90	80
12.Фактор обтекаемости
13.Время разгона до 60 км/ч		с	50		47		51	45	40	50
14.Тормозной путь при скорости 40 км/ч		м						16
15.Контрольный расход топлива при скорости 60 км/ч		л/100 км	28		37		39	47	35	28
Двигатель
16.Модель			КамАЗ-74006.10		ЯМЗ-238Д		ЯМЗ-238М2	ЗИЛ-375	ТЗА-929-13	ЯМЗ-236
17.Тип			ДВ8В		ДТВ8В		ДВ8В	БВ8В	ДВ10В	ДВ8В
18.Рабочий объем		л	10,85		14,86		14,86	7	15,8
19.Степень сжатия			16		15,2		16,5	6,5	16,5
20.Максимальная мощность по ГОСТ   При частоте вращения		кВт	162 2600		243 2100		176 2100	132 3200	210 2200	130 2600
21.Максимальный крутящий момент		HM	637		1225		883	465,5	1030	666,7
22.топливо			Диз. топливо		Диз. топливо		Диз. топливо	АИ-92	Диз. топливо	Диз. топливо
Трансмиссия
23.Сцепление			Двудис ковое с П/У	Двудис ковое с П/У		Двудис ковое с М/У		Одно диско вое с ПГ/У	Двудис ковое с П/У	Двудис ковое с П/У
24.Коробка передач: тип Число ступеней Передаточные числа			4	5		6		7	8	9
			7,82	7,73		5,26		11,4	9,36	7,82
			4,03	5,52		2,90		8,26	6,93	4,03
			2,50	3,94		1,52		6,10	5,23	2,50
			1,53	2,80		1,00		4,52	3,87	1,53
			1,0	1,96		0,66		3,33	2,95	1,0
			-	1,39		-		2,48	2,18	-
			-	1,0		-		1,83	1,68	-
			-	0,71		-		1,35	1,24	-
			-	-		-		1,0	0,95	-
			-	-		-		-	0,70	-
25.Карданная передача			4АКШ	4АКШ		4АКШ		4АКШ	4АКШ	4АКШ
26.Главная передача: тип   Передаточное число			Кони ческая	Кони ческая		Кони ческая		Гипои дная	Кони ческая	Кони ческая
			7,22	4,89		8,21		5,29	3,39	7,22
27.Дифференциал
28.Полуоси
Ходовая часть
29.Передняя подвеска			Зав/Рес.	Зав/Рес.		Зав/Рес.		Зав/Рес.	Зав/Рес.	Зав/Рес.
30.Задняя подвеска			Зав/Рес.	Зав/Рес.		Зав/Рес.		Зав/Рес.	Зав/Рес.	Зав/Рес.
31.Шины: Типоразмер			260R508	300R508		440R533		260R508	12,00-20.	260R508
Система управления
32.Рулевое управление Тип рулевого мех. Наличие усилителя			В+ШГ ГУ	Ч+Р ГУ		В+ШГ ГУ		В+ШГ ГУ	Р+Ш ГУ	В+ШГ ГУ
33.Тормозное управление Тип тормозных мех. Наличие усилителя			Б/Б П/У	Б/Б П/У		Б/Б П/У		Б/Б П/У	Б/Б П/У	Б/Б П/У

                   

                                          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                      Рис.1. Компоновочная схема автомобиля

 

 

 

 

 

 

 

                            

                                      Рис.2. Кинематическая схема автомобиля

2.1. Выбор и оценка параметра тягового расчета.

2.1.1. Полная масса автомобиля и распределение ее по осям.

Полную массу одиночного автомобиля можно оценить по формуле:

Для легковых автомобилей

;

где полная масса автомобиля, кг; снаряженная масса автомобиля (оценивается по данным литературных источников), кг; масса водителя или пассажира (принимается равной ), кг; масса багажа водителя или пассажира (), кг; число мест для сидения пассажиров (для пассажирских грузопассажирских автомобилей в задании на курсовой проект).

кг

 

 

 

2.1.2. Типоразмер шин и радиусы колес.

Выбор пневматических шин производится по наиболее нагруженным колесам автомобиля с учетом номенклатуры шин, выпускаемых отечественной и зарубежной промышленностью.

Динамический радиус колес автомобиля-прототипа в первом приближении принимается равным статическому радиусу  , который приводится в ГОСТах на пневматические шины.

При отсутствии данных по статическому радиусу для тороидных шин  пользуются соотношением

 

где  динамический радиус колеса, м; диаметр обода колеса (определяется из обозначения шины), м; относительная радиальная деформация профиля (принимается .

Нагрузка на одно колесо                 

 

Из таблицы выбираем   равным   м

 

                         2.1.3. Коэффициент полезного действия трансмиссии.

Коэффициент полезного действия трансмиссии (КПД) характеризует потери мощности при ее передачи механизмами трансмиссии  от первичного вала коробки передач  до ведущих колес.

КПД  механической трансмиссии  равен произведению коэффициентов  полезного действия входящих в трансмиссию  механизмов, т.е.

 

где КПД трансмиссии; КПД коробки передач (принимается ); КПД главной передачи (принимается ).

 

 

2.1.4. Коэффициент обтекаемости и площадь лобового сопротивления.

Коэффициент обтекаемости равен силе сопротивления воздуха, действующей на 1 лобовой площади автомобиля при скорости движения 1.

Коэффициент обтекаемости зависит  от формы кузова и угла натекания  потока воздуха; определяется экспериментально продувкой натурных образцов или  моделей автомобилей в аэродинамических трубах.

В проектных расчетах при отсутствии экспериментальных данных значения коэффициента обтекаемости выбирают из диапазонов, характерных для современных  автомобилей определенного типа и значения.

Грузовой автомобиль  

Площадь лобового сопротивления равна площади проекции автомобиля на плоскость, перпендикулярную его продольной оси. В проектных расчетах площадь лобового сопротивления определяют приближенно по выражению

 

где площадь лобового сопротивления, ; наибольшая ширина автомобиля (определяют по компоновочной схеме автомобиля-прототипа), м; наибольшая высота автомобиля (определяют по компоновочной схеме автомобиля-прототипа), м;   коэффициент заполнения площади (для грузовых автомобилей принимается ).

 

 

2.2. Расчет параметров двигателя.

Расчет параметров двигателя является одним из наиболее ответственных этапов тягового расчета, т.к. установка двигателя с избыточной или недостаточной мощностью приводит к снижению эффективности автомобильных перевозок.

Параметры двигателя определяют из условия обеспечения движения автомобиля с заданной максимальной скоростью  по дороге с заданным коэффициентом  суммарного сопротивления.

 

2.2.1. Параметры, выбираемые в ходе расчета двигателя.

При расчете параметров двигателя  необходимо выбрать и оценить:

1. частоту вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности ;
2. коэффициенты приспособляемости по моменту () и по частоте вращения (, где ,максимальный крутящий момент и соответствующая частоту вращения, ,крутящий момент при максимальной мощности и соответствующая частота вращения);
3. коэффициент отношение частоты вращения коленчатого вала двигателя при движении автомобиля с максимальной скоростью к частоте вращения при максимальной мощности ;
4. коэффициент учета потерь мощности двигателя .

Значения  частоты вращения и коэффициентов приспособляемости и выбирают из конструктивных соображений с учетом статистических данных по выпускаемым в нашей стране и за рубежом двигателям, близких по классу к двигателю автомобиля-прототипа.

Основным  критерием правильности выбора частоты  вращения проектируемого двигателя  является соответствующая этой частоте  средняя скорость поршня , которую подсчитывают по формуле

 

где средняя скорость поршня, ; ход поршня (принимают равным или близким к ходу поршня двигателя автомобиля-прототипа), м; частота вращения двигателя при максимальной мощности,.

 

Подсчитанное значение средней  скорости поршня должно находиться в  пределах 9…11 для дизельных двигателей. Если значение выходит из указанных пределов, необходимо скорректировать значение частоты .